本实用新型涉及超高频射频识别系统中的一种无芯片标签，具体是一种L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签。
背景技术：
：：物联网通过互联不同的对象来建立一个庞大的各种类型的传感器网络，射频识别(RFID)技术的进步又进一步促进了物联网的发展。RFID系统主要有读写器、标签和数据处理系统构成。传统的RFID标签是专用集成电路和天线组成的，具有大的读取距离、非视距读取、自动识别和跟踪等优势，有取代条形码的潜力。RFID在物联网中大规模应用意味着其成本降低，RFID系统的成本主要取决于标签成本。和条形码相比，传统射频标签成本很高，主要是标签芯片的成本过高。为了降低传统标签的成本，各国学者提出了各种类型的无芯片标签，而且这些标签有可能作为替代光学条码技术的低成本标签进行大规模部署。无芯片RFID标签可以像条形码一样直接印刷在纸、塑料袋和包装盒上，进行自动识别和认证，应用在供应链自动化和医疗等领域。如工业应用中的鉴别支票；扫描信用卡，图书证等；跟踪零售环境中的库存；以及病理学和其他医学检测样品的鉴定。无芯标签不需要传输协议，不需要芯片，也不需要自己或者远程供电等优点；但是它不能重复写入，数据容量有限。无芯片标签由微带电路构成，无记忆，反向散射功率低和读写距离短，因此不能使用调制和编码技术。基于无芯片标签的这些优缺点，是条形码的最佳替代者。目前，世界各国兴起了研究无芯片标签的热潮，许多专家和学者提出了各种制式和结构的无芯片标签。Plessky和Reindl提出基于时域的SAW无芯片标签如文献1：V.PlesskyandL.Reindl.ReviewonSAWRFIDtags[J],IEEETrans.Ultrason.,Ferroelectr.FrequencyControl,vol.57,no.3,pp.654–668,Mar.2010.和Hartmann提出的SAW无芯片标签如文献2：C.S.Hartmann。AglobalSAWIDtagwithlargedatacapacity[J],ReprintformProceedingsof2002IEEEUltrasonicsSymposium,vol.1,pp:65-69,Munich,Germany,October,2002.但是这种标签主要由SAW构成，制作时其压电材料需要亚微米的光刻技术，而且不能实现直接印刷，成本已经接近传统带芯片标签的成本，达不到降低成本的目的。基于频域的无芯片标签具有更高的数据密度，如Islam等人提出U型槽嵌套的结构如文献3：M.A.IslamandN.C.Karmakar.Anovelcompactprintabledual-polarizedchiplessRFIDsystem[J],IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,vol.60,pp.2142-2151,2012.使用不同的谐振结构将数据编码到频谱中。其数据位通常与谐振频率处谐振峰的存在/缺失相关联。面临的困难是需要大量频谱和宽带专用RFID阅读器。编码取决于频谱上出现或者缺失谐振峰。为了提高无芯片标签的编码容量，文献4：Yi-zhanNi,Xiao-dongHuang,Yun-pengLv,Chong-huCheng,Hybridcodingchiplesstagbasedonimpedanceloading,IETMicrowaves,Antennas&Propagation,2017,vol.17,no.10,pp.1325-1331.提出了基于幅度和频率混合编码技术的无芯片标签，通过组合振幅偏差和频率位置编码的一种混合编码技术。将集总电阻加载到环形电阻上控制反向散射信号的幅度，使数据容量大幅度提升。但是此种技术需要在微带传输线上焊接不同阻值的电阻，而且电阻的接地端要打过孔到接地板，制作工艺复杂，不能实现完全印刷，制作过程复杂，只能用到有限的应用领域。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签，以解决上述
背景技术：
：中提出的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签，包括双面介质基板，所述双面介质基板包括上层的导电图形层、中间的介质层和底层的接地导电层，导电图形层为金属层并且导电图形层包括超宽带圆盘单极天线、特性阻抗为50欧姆的微带传输线和四个L型微带谐振器，超宽带圆盘单极天线、特性阻抗为50欧姆的微带传输线和四个L型微带谐振器均设置在介质层的顶层并且四个L型微带谐振器形成4bits编码的谐振电路，L型微带谐振器通过固定长度为5mm的一边和特性阻抗为50欧姆的微带传输线之间耦合，L型微带谐振器的另一边与特性阻抗为50欧姆的微带传输线垂直，四个L型微带谐振器的耦合边长度相同并且四个L型微带谐振器的垂直边长度不同，接地导电层设置在介质层的底层。作为本实用新型进一步的方案：超宽带圆盘单极天线采用两面正交极化结构。作为本实用新型进一步的方案：双面介质基板的型号为F4BM220，相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0007，厚度为1mm。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本产品设计合理，结构简单，编码容量大，采用频率位置编码和幅度调制编码相结合的混合编码技术；本产品中L型微带耦合谐振器Q值高，提高了频谱利用率，也可以增加读取距离和分辨率，生产成本低，可替代条形码，使用前景广阔。附图说明图1为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签的俯视图。图2为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签的截面图。图3为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中带有4个L型微带谐振器的结构示意图。图4为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用1111编码的的频谱曲线。图5为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用1010编码的结构示意图。图6为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用1010编码的的频谱曲线。图7为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用0101编码的结构示意图。图8为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用0101编码的的频谱曲线。图9为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用1001编码的结构示意图。图10为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中采用1001编码的的频谱曲线。图11为L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签中L型微带谐振器长度固定为20mm时，耦合边宽度改变的频谱曲线。其中：1-微带传输线，2-L型微带谐振器，3-接地导电层，4-介质层。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1-11，一种L型微带耦合谐振器可重发无芯片标签，包括双面介质基板，所述双面介质基板包括上层的导电图形层、中间的介质层4和底层的接地导电层3，导电图形层为金属层并且导电图形层包括超宽带圆盘单极天线、特性阻抗为50欧姆的微带传输线1和四个L型微带谐振器2，超宽带圆盘单极天线、特性阻抗为50欧姆的微带传输线1和四个L型微带谐振器2均设置在介质层4的顶层并且四个L型微带谐振器2形成4bits编码的谐振电路，L型微带谐振器2通过固定长度为5mm的一边和特性阻抗为50欧姆的微带传输线1之间耦合，L型微带谐振器2的另一边与特性阻抗为50欧姆的微带传输线1垂直，四个L型微带谐振器2的耦合边长度相同并且四个L型微带谐振器2的垂直边长度不同，接地导电层3设置在介质层4的底层。超宽带圆盘单极天线采用两面正交极化结构。微带传输线1的电阻值为50欧。双面介质基板的型号为F4BM220，相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0007，厚度为1mm。本实用新型的工作原理是：本产品在导电图形层由超宽带圆盘单极天线接收读卡器发来的问询脉冲，信号经过特性阻抗为50欧姆的微带传输线1和引入耦合长度相等，垂直边长度不等的L型微带谐振器2结构，实现不同的谐振频率，通过增加或者去掉对应特定谐振频率的L型微带谐振器2就可以获得不同编码的频谱特征。为了增加编码容量，在同一个频率位置，改变L型微带谐振器2耦合边宽度来控制谐振频率的幅度，实现频率位置调制和ASK调制相混合的编码技术。不同长度的L型微带谐振器2在双面介质基板上构成相应编码的谐振电路，通过改变L型微带谐振器2垂直边的长度，可改变谐振频率的位置；改变耦合边的宽度，可改变该谐振器谐振的振幅，宽度不同，振幅不同，即在同一频率位置，也就是说L型微带谐振器2的长度不变时，增加了幅度调制的编码；将频率位置和幅度调制进行混合编码，可使此无芯片标签的编码容量呈几何级数增加，通过增加或者去掉相应的L型微带谐振器2就可以实现不同的编码组合。本产品采用四个L型微带谐振器2，通过他们可以扩展到大于四个谐振器的情况，它们的耦合边的长度固定为d1=5mm，宽度为Wr=1mm可调；最短垂直边的长度为L1=15mm，相邻L型微带谐振器2垂直边的长度差为t=1mm，即第二个L型微带谐振器2垂直边的长度比第一个垂直边长1mm，第三个L型微带谐振器2垂直边的长度比第二个垂直边长1mm，第四个L型微带谐振器2垂直边的长度比第三个垂直边长1mm，垂直边宽度固定为w=1mm。耦合边距离50欧微带传输线1为s=0.1mm。50欧微带传输线1两端接正交的圆盘超宽带天线，半径为R=14mm。基板的长宽分别为L=50mm和W=43mm，基板的厚度为h=1mm。谐振频率的不同位置主要是由L型微带谐振器2垂直50欧微带传输线的长度决定，垂直边的长度范围从15mm到18mm，将本产品进行测试，网络分析仪的输入输出端口接超宽带圆盘微带单极正交收发天线，当网络分析仪输出一个频谱均匀的超宽带脉冲波，此可重发标签接收后L型微带谐振器2改变了此脉冲的频谱结构，再通过L型微带谐振器2可重发标签的超宽带圆盘单极发射天线发送回网络分析仪的接收天线，网络分析仪超宽带接收天线接收到具有一定编码特征的频谱信号，可通过一定的算法解调出编码状态。图1中双面介质基板的宽度w=43mm，双面介质基板的长度L=50mm，双面介质基板的厚度h=1mm。F4BM的双面介质基板，相对介电常数2.2，损耗角正切0.0007，厚度1mm。和50欧微带传输线1相耦合的边d1长度固定为5mm，对应的宽度Wr为1mm；最短垂直边的长度为L1=15mm，相邻L型微带谐振器2垂直边的长度差为t=1mm，垂直边宽度w固定为1mm。耦合边距离50欧微带传输线1为s=0.2mm。50欧微带传输线1两端接正交的圆盘超宽带天线，半径为R=14mm。图3是编码为1111时的无芯片标签的结构图，四个L型微带谐振器2的耦合边长度固定为5mm，垂直边长度分别是15mm、16mm、17mm和18mm，相邻L型微带谐振器2之间距离是0.5mm。图4为图3对应的频谱结构，编码状态为1111，对应的谐振点分别在4.8GHz，5GHz，5.23GHz，5.49GHz处，幅度为15dB上下。图5是去掉了垂直边长为15mm和17mm的L型微带谐振器2的可重发无芯片标签的结构。图6是图5结构对应的频谱结构，编码状态为1010，对应的谐振点分别在4.8GHz，5.23GHz处，幅度为15dB上下。图7是去掉了垂直边长为16mm和18mm的L型微带谐振器2的可重发无芯片标签的结构。图8是图7结构对应的频谱结构，编码状态为0101，对应的谐振点分别在5GHz，5.49GHz处，幅度为15dB上下。图9是去掉了垂直边长为16mm和17mm的L型微带谐振器2的可重发无芯片标签的结构。图10是图9结构对应的频谱结构，编码状态为1001，对应的谐振点分别在4.8GHz，5.49GHz处，幅度为15dB上下。图11是当耦合边长度固定为5mm，耦合边宽度分别为1mm、2mm和3mm时，对应凹陷的深度分别为-7.1dB、-6dB、-4.9dB。不同宽度对应的凹陷深度相差1dB。但是整个L型微带谐振器2长度不变，宽度改变时L型微带谐振器2谐振频率变化微小，可以认为在同一位置发生谐振，谐振频率是不变的，实现了幅度调制。本申请仅仅列举了4个L型微带谐振器2时的排列，其它编码时缝隙的排列也是遵循上述规律。需要特别说明的是，本申请中接地导电层3和介质层4为现有技术的应用，L型微带谐振器2和微带传输线1为本申请的创新点，其有效解决了编码容量小和生产成本高的问题。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3